王二涛研究组在水稻免疫信号转导研究中取得重要进展

2017-02-20 | 作者: 中国科学院上海生命科学研究院植物生理生态研究所  | 标签: 水稻免疫信号转导

2017年1月19日,Molecular Plant杂志在线发表了王二涛研究组题为“OsCERK1-mediated chitin perception and immune signaling requires Receptor-like Cytoplasmic Kinase 185 to activate a MAPK cascade in rice”的研究论文。该论文揭示了几丁质(chitin)受体OsCERK1的底物RLCK185,能够直接磷酸化MAPKKKε,激活MAPK信号通路,该研究填补了稻瘟病特征分子-几丁质感知和MAPK级联放大信号之间的空白。

几丁质是一类来自真菌的病原相关分子模式(PAMP),植物通过识别几丁质来启动植物的免疫反应,达到抵抗病原菌的作用。水稻识别几丁质后,通过细胞膜类受体激酶OsCERK1磷酸化细胞质激酶OsRLCK185,启动植物免疫反应。MAPK级联蛋白通路在植物响应外界和内源信号中十分重要,是几丁质介导的免疫激活信号通路的重要组成部分。但几丁质受体如何传递到MAPK级联蛋白的机制还不清楚。

王二涛团队前期的工作揭示了菌根共生共生分子机制时(Current Biology, 2012; Cell Research, 2014; Plant Cell, 2014; Nature Communications, 2016),还发现水稻OsCERK1在丛枝菌根共生和植物免疫中具有双重功能(Plant Journal, 2015),但其分子机制还不清楚。本研究通过对OsRLCK185蛋白进行酵母双杂筛选,获得了与其互作的蛋白OsMAPKKKε。OsRLCK185与OsMAPKKKε的C端结构域互作,并将其磷酸化。过量表达OsMAPKKKε激酶结构域会引发MAPK激活和强烈的细胞坏死,而失去C端结构域的OsMAPKKKε蛋白也能在烟草里导致类似表型,暗示该蛋白的C末端在信号传递中起着负调控作用。在内源MAPKKKε沉默的水稻或烟草里,MAPK响应几丁质的激活能力减弱。诱导表达OsMAPKKKε激酶结构域或全长蛋白的水稻对几丁质处理更敏感,即MAPK的激活增强。一系列体内外生化实验证明水稻利用蛋白质磷酸化介导一条线性化的几丁质信号通路,即OsCERK1-OsRLCK185-OsMAPKKKε-OsMAPKK4-OsMAPK3/6。本研究首次发现了水稻的一个MAPKKK直接接受RLCK传递的几丁质信号,并首次在水稻里揭示了以OsRLCK185为代表的细胞质类受体蛋白在植物免疫信号传递过程中上承细胞膜受体识别信号,下启MAPK级联通路的重要功能。

该工作与华东师范大学许玲课题组合作,由王超,王钢等完成,研究受973重大研究计划和国家自然基金委的资助。


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来源:中国科学院上海生命科学研究院植物生理生态研究所 

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